張波，白虎雄，趙鵬

(陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司，陜西 榆林 719319)

陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“北元化工”)現(xiàn)配套有80萬(wàn)t/a燒堿生產(chǎn)裝置，分為A/B/C/D四條生產(chǎn)線。為了保障系統(tǒng)穩(wěn)定性，依據(jù)設(shè)計(jì)在A/B線氫氣系統(tǒng)和C/D線氫氣系統(tǒng)分別安裝1臺(tái)容量為1 000 m3的氫氣氣柜，用于保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。雖然這種設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，但是由于近年來(lái)關(guān)于氣柜的事故時(shí)有發(fā)生，給人民生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)重大損失，所以如何預(yù)防氣柜不出現(xiàn)故障或事故，是氯堿生產(chǎn)企業(yè)近年來(lái)思考的重點(diǎn)問(wèn)題。

1 氫氣氣柜簡(jiǎn)介

北元化工使用的是低壓濕式氣柜，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

低壓濕式氣柜主要由水槽、中節(jié)、鐘罩、外導(dǎo)架、導(dǎo)軌、配重等部件構(gòu)成，中節(jié)、鐘罩依靠導(dǎo)軌、導(dǎo)輪在水槽中自由升降而改變儲(chǔ)氣容積。

2 存在問(wèn)題及改進(jìn)措施

2.1 完善氣柜檢修標(biāo)準(zhǔn)

氣柜的維修周期及內(nèi)容如表1所示。

表1 氣柜的維修周期及內(nèi)容Table 1 Cycle and content of gas holder maintenance

氫氣氣柜的維修保養(yǎng)情況，直接關(guān)系到氣柜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。沒(méi)有完善的氣柜檢維修標(biāo)準(zhǔn)，氣柜維修過(guò)程中就會(huì)滋生、遺留隱患。因此通過(guò)查閱氣柜相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合開(kāi)元化工氣柜實(shí)際運(yùn)行情況，制定了詳細(xì)的氣柜檢維修周期及內(nèi)容(其中包括氣柜的臨時(shí)維修、小修、中修、大修和具體內(nèi)容)。

1—鋼水槽；2—內(nèi)導(dǎo)輪；3—下配重塊；4—鐘罩；5—外導(dǎo)輪；6—放空帽；7—上配重塊；8—鋼架及外導(dǎo)軌。圖1 單節(jié)氣柜結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structural diagram of single-layer gas holder

2.2 完善氣柜聯(lián)鎖邏輯控制

起初氫氣氣柜聯(lián)鎖只設(shè)置有“當(dāng)氫氣氣柜液位高度(3選2)≥80%，聯(lián)鎖打開(kāi)氫氣大放空閥開(kāi)度50%，氫氣氣柜壓力下降至4.0 kPa后自動(dòng)關(guān)閉氫氣放空閥；當(dāng)氣柜液位(3選2)≤15%時(shí)，氣柜對(duì)應(yīng)的氫氣壓縮機(jī)(簡(jiǎn)稱氫壓機(jī))跳停”兩條液位聯(lián)鎖，在這種情況下，當(dāng)氣柜發(fā)生卡阻時(shí)，氣柜內(nèi)部壓力變化無(wú)法引起液位變化，則可能發(fā)生氣柜低壓或者超壓的異常情況，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞、著火爆炸等事故，后果不堪設(shè)想。

為此，北元化工在氣柜頂部增加了壓力聯(lián)鎖，改造為“當(dāng)氫氣氣柜頂部壓力(3選2)≥4.0 kPa，聯(lián)鎖氫氣大放空閥開(kāi)度50%和小放空閥同時(shí)打開(kāi)，氫氣氣柜壓力下降至3.95 kPa后大放空和小放空同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)氫氣氣柜頂部壓力(3選2)≤2 kPa，聯(lián)鎖該臺(tái)氣柜對(duì)應(yīng)的氫壓機(jī)全部停機(jī)”。這樣進(jìn)一步保障了氣柜液位、壓力的正常輸出顯示，便于崗位人員應(yīng)急操作和處置。

2.3 完善氣柜自動(dòng)切斷系統(tǒng)

原設(shè)計(jì)氣柜水封槽補(bǔ)水方式為手動(dòng)操作補(bǔ)水，且水封槽液位通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)顯示，不便于事故狀態(tài)下的緊急切斷。為此經(jīng)過(guò)數(shù)次討論、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，最終確定把進(jìn)氣柜的水封槽加水方式變更為在原手動(dòng)閥后增加自動(dòng)切斷閥，實(shí)現(xiàn)DCS遠(yuǎn)程自動(dòng)補(bǔ)水，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣柜的一鍵切斷，并在氣柜水封槽增加遠(yuǎn)傳液位計(jì)，設(shè)立報(bào)警值，防止切斷閥內(nèi)漏，對(duì)正常運(yùn)行氣柜造成影響。通過(guò)改造氣柜切斷，不需要崗位人員現(xiàn)場(chǎng)操作，避免人員暴露在危險(xiǎn)源處，且操作快速、簡(jiǎn)單，便于應(yīng)急處置。

2.4 完善氣柜水封槽水溫檢測(cè)和液位檢測(cè)

北元化工位于陜西神木地區(qū)，冬季室外溫度最低可達(dá)到-25 ℃左右。冬季日常控制氣柜水封內(nèi)水的溫度主要通過(guò)水面內(nèi)插入的蒸汽管線閥門(mén)開(kāi)度來(lái)控制，并沒(méi)有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示水的溫度，在極端天氣情況下，可能出現(xiàn)部分水面結(jié)冰的情況，進(jìn)而導(dǎo)致氣柜卡塞。因此，在氣柜水封水面增加了遠(yuǎn)傳溫度儀，并在DCS室設(shè)置溫度報(bào)警值，預(yù)防此類情況。

氣柜正常運(yùn)行時(shí)，氣柜環(huán)形水封槽液面為敞開(kāi)式。夏季氣溫較高，水蒸發(fā)加快，環(huán)形水封槽液位會(huì)逐漸下降，出現(xiàn)氣柜水封低液位運(yùn)行，此時(shí)易觸發(fā)氣柜低液位聯(lián)鎖停車。為了保障氣柜水封槽液位處于溢流狀態(tài)，在溢流口旁邊增加遠(yuǎn)程液位開(kāi)關(guān)，當(dāng)氣柜水封槽液位距離溢流口大于300 mm時(shí)，液位開(kāi)關(guān)報(bào)警，提示操作人員注意控制水封槽液位，保障氣柜水封槽水位正常。

2.5 完善氫氣泄漏預(yù)警

由于氣柜運(yùn)行時(shí)壓力在3.80 kPa左右，且氫氣的密度遠(yuǎn)小于空氣，所以氣柜發(fā)生少量泄漏時(shí)很難發(fā)現(xiàn)，只有泄漏較多時(shí)才能通過(guò)液位、壓力或巡檢人員巡檢發(fā)現(xiàn)。為了能實(shí)現(xiàn)氣柜漏點(diǎn)早發(fā)現(xiàn)早處理，在氣柜頂部和進(jìn)氣柜水封槽頂部增加氫氣報(bào)警儀，并把數(shù)據(jù)接入控制室的GDS系統(tǒng)，按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定報(bào)警值，一旦發(fā)生氫氣報(bào)警可提醒崗位人員進(jìn)行快速處置。

2.6 完善氣柜運(yùn)行管理

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，氣柜液位波動(dòng)較小。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀況時(shí)，氣柜在短時(shí)間內(nèi)液位較大波動(dòng)時(shí)可能存在氣柜卡頓的風(fēng)險(xiǎn)。為了降低這種風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)定對(duì)氣柜定期進(jìn)行升降操作，同時(shí)對(duì)崗位巡檢人員的巡檢標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)容進(jìn)行量化。如氣柜每周進(jìn)行一次升降操作、控制氣柜的升降速度慢于1.2 m/min、每2 h巡檢1次環(huán)形水封槽液位等措施，保證氣柜的高品質(zhì)運(yùn)行管理。

2.7 完善人員培訓(xùn)教育

通過(guò)加強(qiáng)對(duì)行業(yè)內(nèi)發(fā)生事故進(jìn)行類比學(xué)習(xí)，吸取事故教訓(xùn)，進(jìn)一步梳理完善氫氣氣柜的應(yīng)急處置。梳理的內(nèi)容包括“當(dāng)氣柜壓力大于4.0 kPa，觸發(fā)壓力聯(lián)鎖，壓力恢復(fù)后，氣柜液位仍然無(wú)變化”“當(dāng)氣柜壓力持續(xù)降低(未低于2 kPa)時(shí)，氣柜液位曲線顯示為直線”“氣柜異常并發(fā)生泄漏”等情景的應(yīng)急處置措施。通過(guò)對(duì)應(yīng)急處置措施的熟練掌握，可以有效地幫助操作人員作出正確的操作，避免氣柜相關(guān)的事故發(fā)生。

3 結(jié)語(yǔ)

2013年11月24日，習(xí)近平總書(shū)記在聽(tīng)取青島黃島經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)輸油管線泄漏引發(fā)燃爆事故情況匯報(bào)時(shí)指出，要做到“一廠出事故，萬(wàn)廠受教育，一地有隱患，全國(guó)受警示”。為了深刻吸取同行業(yè)氣柜出現(xiàn)的事故教訓(xùn)，北元化工經(jīng)過(guò)多次調(diào)研討論、查標(biāo)準(zhǔn)，最終形成了以工程、技術(shù)、管理等模塊構(gòu)建的具體防范措施，氣柜的穩(wěn)定運(yùn)行得到保障，實(shí)現(xiàn)公司的安全穩(wěn)定運(yùn)行。